智能型節(jié)能自控路燈

1、智能型節(jié)能自控路燈摘要：為了使夜間城市路燈能夠更加環(huán)保和智能化，在普通的城市路燈中引入紅外模塊、光敏模塊、聲控模塊等，設計了基于Msp430單片機的智能路燈控制系統(tǒng)方案，此系統(tǒng)設計各個模塊之間相互協(xié)作，通過對周圍環(huán)境的測量來控制路燈的照明，其工作穩(wěn)定、可靠、智能、實用性強。關鍵詞：太陽能智能控制系統(tǒng)創(chuàng)造創(chuàng)新中圖分類號：TU113.6文獻標識碼：A文章編號：1674-098X202111c-0003-021引言1.1研究背景及意義根據(jù)相關調查，我國小城市在十點以后，大中城市在一點以后，道路上幾乎空無一人，而國內路燈照明系統(tǒng)大多采用“常亮或者“間隔亮燈的工作模式，電能浪費嚴重，而且會造成光污染。但

2、如果城市缺少照明又會影響交通平安并且使犯罪率上升。為了更好地到達節(jié)能目的，有些國家和地區(qū)開始采用太陽能供能光控方式來控制路燈，但市場上大多數(shù)的路燈節(jié)能控制產品，在功能和效果上還不盡人意。鑒于上述分析，國內的智能路燈在智能控制方面還有很大的提升空間，為此設計一種基于msp430單片機的智能型節(jié)能路燈，在實現(xiàn)節(jié)能的同時也包含了智能控制的理念。1.2研究現(xiàn)狀分析1電源的穩(wěn)定性和供電的及時性：太陽能供電收受外界環(huán)境影響較大，供電能力穩(wěn)定性。2追光系統(tǒng)的準確性和及時性：保證電池能最大程度接收太陽能。3單片機控制的速度和穩(wěn)定性：能夠在多變的環(huán)境中始終保持穩(wěn)定的工作狀態(tài)，并及時對當前工作環(huán)境做出正確反映。4

3、傳感器的抗干擾能力和靈敏度。結合智能控制系統(tǒng)以及各類模塊，設計了基于低功耗msp430單片機的智能節(jié)能自控路燈。2系統(tǒng)簡介2.1系統(tǒng)總體框架該智能路燈由msp430單片機控制模塊、光敏傳感器模塊、聲控開關模塊、人體紅外傳感器模塊、電機驅動模塊、電源模塊等局部組成。2.2功能簡介該智能路燈配有光敏模塊，能夠判斷當前環(huán)境是否需要照明；單片機控制模塊能夠對各傳感器傳回的數(shù)據(jù)進行有效處理，判斷當前的環(huán)境，然后發(fā)出控制信號，通過電機驅動模塊和LED燈驅動電路調整路燈的亮度。2.3實現(xiàn)原理2.3.1傳感器模塊由人體紅外感應模塊、聲控開關和光敏傳感器組成。光敏傳感器感應白天、黑夜及太陽的方位；人體紅外感應模

4、塊和聲控開關感應是否有人通過路燈。光敏傳感器是利用光敏元件將光信號轉換為電信號的傳感器，其敏感波長在可見光波長附近，包括紅外線波長和紫外線波長。光敏傳感器的種類繁多，常見類型如下：光電管、光電倍增管、光敏電阻、光敏三極管等。該系統(tǒng)采用的是光敏電阻，其具有較高的精度、穩(wěn)定可靠的工作能力和較長的使用壽命。該系統(tǒng)共有4個光敏傳感器，相互配合，形成“追光能力，獲得最正確的照射角度。同時能夠根據(jù)光強判斷當前的工作環(huán)境是否需要照明，進而節(jié)省電能。人體紅外感應模塊和聲控開關感應是否有人經(jīng)過路燈。人體紅外具有兩種觸發(fā)方式：不可重復和可重復。不可重復觸發(fā)方式：感應輸出高電平后，延時時間一結束，輸出將自動從高電平

5、變?yōu)榈碗娖?；可重復觸發(fā)方式：感應輸出高電平后，在延時時間段內，如果有人體在其感應范圍內活動，其輸出將一直保持高電平，直到人離開后才延時將高電平變?yōu)榈碗娖礁袘K檢測到人體的每一次活動后會自動順延一個延時時間段，并且以最后一次活動的時間為延時時間的起始點?？紤]實際情況，在有人期間LED燈保持較高亮度，應選擇重復觸發(fā)方式。為確保系統(tǒng)工作的可靠性，在使用人體紅外感應模塊的根底上，增加聲控開關模塊。兩者均可在黑暗的環(huán)境中控制燈的工作。其觸發(fā)方式與人體紅外感應模塊根本一致，此處不再贅述。2.3.2msp430單片機控制模塊msp430單片機是整個系統(tǒng)的核心模塊，主要分為兩個主要局部：接收傳感器的返回信號

6、并進行處理；發(fā)出控制信號，控制系統(tǒng)的正常運作。人體紅外感應模塊和聲控開關模塊的輸出形式均為數(shù)字開關量輸出上下電平，可定義msp430的I/O端口來接收信號。而光敏傳感器那么是模擬量輸出形式，需要進行AD轉換才可以使用。msp430單片機內部集成有12位高精度AD轉換模塊，能夠滿足系統(tǒng)的精度要求。通過對人體紅外和聲控模塊的上下電平檢測，能夠判斷是否有人經(jīng)過路燈。而通過AD轉換，可以精確地了解光強的情況，判斷所處環(huán)境。獲取各傳感器的數(shù)據(jù)后，對其進行濾波，綜合分析，輸出PWM信號上下電平，通過電機驅動模塊和LED燈驅動電路控制系統(tǒng)的運行狀態(tài)。2.3.3驅動模塊該系統(tǒng)的驅動模塊分為兩局部：電機驅動模塊

7、和LED燈驅動模塊?？紤]到電機的轉速極低，直接使用上下電平控制繼電器的開關，進而控制電機的正反轉。而LED的亮度要求連續(xù)可調，選用了MOS驅動電路模塊，該電路的電流承受能力和耐受電壓能力均較強，輸入電壓的范圍較寬，工作穩(wěn)定可靠，完全能夠滿足該系統(tǒng)的要求。2.4軟件設計PWM初始化程序代碼：#include"MSP430F5529.h"voidTimer_A0_1_init/TA0.1輸出PWM由P1.2P1.6輸出TA0CTL|=TASSEL_1+MC_1；/ACLK，增計數(shù)TA0CCTL1=OUTMOD_7；/輸出模式7TA0CCR0=655；/時鐘頻率為32768HZ，

8、100HZTA0CCR1=49；/占空比CCR1/CCR0=1/3voidTimer_A1_1_init/TA1.1輸出PWM由P2.1P2.2輸出TA1CTL|=TASSEL_1+MC_1；/ACLK，增計數(shù)TA1CCTL1=OUTMOD_7；/輸出模式7TA1CCR0164；/時鐘頻率為32768HZ，波形199HZTA1CCR1=123；/占空比3/4voidTimer_A1_2_init/TA1.2輸出PWM由P2.4P2.5輸出TA1CCTL2=OUTMOD_7；TA1CCR2=41；/占空比1/4voidIO_initP1SEL|=BIT2+BIT6；P1DIR|=BIT2+BIT

9、6；/P1.2P1.6輸出TA0.1OUT1P2SEL|=BIT4+BIT5；P2DIR|=BIT4+BIT5；/P2.4P2.5輸出TA1.2OUT2P2SEL|=BIT1+BIT2；P2DIR|=BIT1+BIT2；/P2.1P2.2輸出TA1.1OUT1voidmainvoidWDTCTL=WDTPW+WDTHOLD；IO_init；Timer_A0_1_init；Timer_A1_2_init；Timer_A1_1_init；while1；_BIS_SRCPUOFF；/EnterLPM0進入低功耗模式03特色說明1利用太陽能：太陽能是一種新興的可再生能源，其使用沒有地域的限制，綠色環(huán)保。2采用LED照明：節(jié)能效果好，具有單向輻射特性，能量轉化效率非常高，理論上與白熾燈比較能到達90%的節(jié)能，壽命超長，性能穩(wěn)定。3采用MSP430超低功耗單片機：白天單片機進入儲電狀態(tài)，夜間進入智能照明工作狀態(tài)。工作穩(wěn)定，節(jié)能環(huán)保。4智能追光系統(tǒng)：控制太陽能電池板的角度，使其一直正對太陽，能最大程度地接收太陽能。5智能控制系統(tǒng)：人體紅外傳感器，聲控開關和光敏傳感器聯(lián)合作用，工作穩(wěn)定，可靠，智能。4結語針對智能型節(jié)能路燈，利用太陽能電池板提供電力，并有效結合傳